4×4升降横移式 立体车库机械结构设计 - 图文

广西工学院

毕业设计（论文）说明书

课题名称 4×4升降横移式

立体车库机械结构设计

系 别 机械工程系 专 业 机械工程及自动化 班 级 机自Y074 学 号 200700104059 姓 名 杨羽漾 指导教师 梁蔓安

2011年 1 月 12 日

摘要

立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题己经成为大中型城市的一个普遍现象。机械式立体车库可充分利用上地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。本课题以较为简单的升降横移式立体车库为研究对象，综合考虑立体车库制造成本和运行效率的双重因素。

本文在对国内外车库现状及发展趋势做了充分认知的基础上，结合当时我的知识和能力，选择四层四列体车库结构为研究模型。升降横移式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分。本文简单介绍了车库的主体结构和特点，对车库的控制系统在此不作分析说明，依据升降横移式立体车库的运行原理，运用力学理论对升降横移式立体车库的结构进行了全面的力学分析，包括升降横移式立体车库的框架结构的强度等。利用UGS NX建立立体车库三维图形。在UGS NX绘制图形过程中，再对部件选型中不合适的进行替换，以达到最佳效果，最后再导成二维图形。为了使停车设备满足使用要求，根据升降横移式立体车库的实际，在升降横移式立体车库中使用了一些必要的安全技术，这样保证了车辆的绝对安全，使得整个车库可以安全平稳的运行。

关键词：升降横移式，立体车库，钢结构，UGS NX

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Abstract

Stereo garage is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays, the hard-to-Park Problem has become a common phenomenon. Mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play, and maximize the number of parking cars. It has become an important way for static traffic problem of cities. The issue studies the type mechanical parking system which Simple Lifting and transferring type stereo garage, and regards of the two factors of cost of manufacture and operational efficiency synthetically.

On the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domestic and abroad, we choose four-layer and four-formulistic garage structure as the research model. According to the form of the dragging-forms of multi player lifting and transferring type ear-base, it is made of three parts: part of ear-base structure、part of driving-framework and part of control system. The paper simply introduces main structure and characteristics of garage and

The control system of the garage is not for analysis in this note， The finite element reliability checking

of steel structure of garage is utilized according to the operation principle of up-down and translation stereo garage, the mechanics was used to comprehensively analyze the up-down stereo garage. Including intension of the framework structure etc. Using UGS NX to establish parking three-dimensional graphics. UGS NX drawing graphics in the process, and then the selection of inappropriate parts to be replaced in order to achieve the best results and eventually lead into a two-dimensional graphics. In order to satisfy using demand in design stereo garage, according to the facts of the Simple lifting and transferring type stereo garage the Paper introduced some safety technique which was used in the Simple lifting and transferring type stereo garage. This can ensure absolute safety for Car and make the whole stereo garage safety and running smooth.

Keywords：Lifting and transferring，Stereo garage, Steel structure，UGS NX

II

目录

第一章 绪论 ............................................................................................................................................................ 1 1.1 课题的背景和意义 ........................................................................................................................................ 1 1.2. 国内外研究发展现状 ................................................................................................................................... 3 1.2.1 国外研究现状 ........................................................................................................................................ 3 1.2.2 国内研究现状 ........................................................................................................................................ 5 1.3 立体车库概述 ................................................................................................................................................ 6 1.3.1 立体车库的类型 .................................................................................................................................... 6 1.4 立体车库发展趋势 ........................................................................................................................................ 7 1.5 本文的主要研究目标和研究内容................................................................................................................. 8 1.5.1 研究目标 ................................................................................................................................................ 8 1.5.2 研究内容 ................................................................................................................................................ 9 1.6 本章小结 ........................................................................................................................................................ 9 第二章 升降横移式立体车库简介及机械结构设计 ........................................................................................... 10 2.1 升降横移式立体车库的工作原理............................................................................................................... 10 2.2 升降横移式立体车库的主要组成部分 ....................................................................................................... 11 2.3 主要钢材选型 .............................................................................................................................................. 12 2.4 立体车库钢结构设计 .................................................................................................................................. 12 2.4.1 焊缝连接要求 ...................................................................................................................................... 12 2.4.2 螺栓连接要求 ...................................................................................................................................... 13 2.5 立体车库钢结构分析校核 .......................................................................................................................... 14 2.6 载车板的设计 .............................................................................................................................................. 21 2.7 转动系统的设计 .......................................................................................................................................... 22 2.7.1 电机功率计算及选型 .......................................................................................................................... 23 2.7.2 钢丝绳的选型 ...................................................................................................................................... 25 2.7.3 卷筒的计算 .......................................................................................................................................... 26 2.7.4 滑轮的设计 .......................................................................................................................................... 27 2.7.5 提升转动轴的计算 .............................................................................................................................. 28 2.7.6 联轴器的选型 ...................................................................................................................................... 28 2.7.7 轴承的选型 .......................................................................................................................................... 29 2.8 本章小结 ...................................................................................................................................................... 29 第三章升降横移式存取机构的安全保护措施的考虑 ....................................................................................... 30 3.1 概述 .............................................................................................................................................................. 30 3.2 安全装置 ...................................................................................................................................................... 30 3.2.1 防坠装置 .............................................................................................................................................. 30 3.2.2 减震装置 .............................................................................................................................................. 30 3.2.3 立体车库紧急停车、误操作报警 ....................................................................................................... 31 3.3 本章小结 ...................................................................................................................................................... 31 第四章．结论 .......................................................................................................................................................... 32 致谢 .......................................................................................................................................................................... 33 参考文献 .................................................................................................................................................................. 34

III

第一章 绪论

1.1 课题的背景和意义

随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。以北京市为例，截止2006年底，市区仅有公共停车场827处，共计车位5.6万个，仅占市区机动车拥有量的8.5％，停车环境与城市规划的矛盾十分突出。上海的情况也让人无法乐观，仅有的227个地下车库使用面积不足60万平方米，只能满足1.3万辆机动车停放的要求，路边停车渐呈泛滥之势，比例高达64％，而且还有继续上升之势。据建设部城市交通工程技术中心对全国15个大城市停车现状的调查，城市机动车保有量与停车位之比平均为4.84：1，这一比值对于渴望“车者有其位”的车主来说，形式不容乐观。停车难产生最主要的原因是城市建设规划上的准备不足。上世纪80年代初期，北京市权威部门对2000年北京汽车发展数的预测仅仅是70万－80万辆，而事实上到新世纪钟声敲响之前，北京市汽车总量则足足比预期多了100万辆，其中私人小客车的数量就高达45万辆。面对迅速发展的城市车流，停车设施建设的落后也就不足为奇。据建设部停车技术开发推广中心介绍，北京市停车设施的“欠账”最保守估计应为20－30％。

图 1.0 被汽车占领的城市

停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于动态交通（车辆行驶状态）而存在的一种交通形态，二者相互联系，互相影响，停车设施是城市静态交通的主要内容，随着城市的不断发展，各种车辆的不断增加，对停车设

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施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现停车难的一系列问题。数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在15%-20%，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%-3%，特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度，因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。专家们指出，解决城市静态交通问题，大体分为软硬两种措施。所谓软措施，就是通过政策法规，限制路面停车，提高停车场利用效率，使部分车主更愿意改乘公共交通工具，以减少机动车对停车场的需求。而硬措施，主要包括增建停车场，建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车需求。而无论采取什么措施，在规划后再收拾残局，于局限内弥补不足，政府和管理部门所需投入得精力和资金都不小。

图 1.1 先进的自动化立体车库

随着人类社会的不断进步和科学技术的发展，人类的生产、生活方式趋于集中，城市的规模越来越大，人们在城市里的生存空间却越来越小，于是出现了要利用空间的理念，城市中开始建设立体建筑、立体交通和立体停车。作为现代大都市的标志，城市中心商住区高楼大厦林立，社区道路、高架交通干道、立交桥和地下铁路，编织出城市立体交通网，汽车的住宅--停车场也有了长足的发展，由平面停车向立体停车，由简单的机械车库向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变，成为具有较强的实用性、观赏性和适合城市环境的建筑。伴随着汽车进入家庭，城市动态、静态交通管理制度的不断完善和人们对居住环境要求的提高，给停车产业提供了前所未有发展机遇，停车产业市场前景广阔。作为现代大都市的标志，立体建筑和立体交通都有了显著发展，道路拥挤、车满为患已成为当今快节奏社会中的最不和谐之音，发展立体停车已成为人们的共识。目前我国经济正处在高速发展时期，随着人们生活水平的不断提高，汽车进入家庭的步伐正在加快，停车产业市场前景广阔。机械式立体车库既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下车库和停车楼组合实施，是解决城市停车难最有效的手段，也是停车产业发展的必由之路。当前，我国许多大城市如北京、上海、深圳都开始大力发展机械式立体停车产业。机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可

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以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。

机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。

在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。

近年来 ，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车数量的不断增加。截至2003年底，我国个人汽车保有量为12427672辆。其中，个人轿车4890387辆，比2002年增加1462441辆，增长率为42.7%，但与此同时，汽车停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量的比例严重失调，由此带来停车难、违章停车、停车管理困难等一系列问题。当以往的路边、人行道上停车、地下或地面停车场均解决不了上述问题时，采用机械式立体停车设备是一个非常有效的措施。机 械 式立 体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可最大限度地利用空间，安全方便，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。国家计委已明确机械式立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业，1998年1月1日起执行的《国家计委6号令》把机械式停车序和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业、产品和技术日录”，国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税”、上述措施为我国立体车库产业的成长提供了良好的条件、也为我国解决城市停车间题提供了机会。可以预见立体车库具有非常广阔的市场前景。

1.2. 国内外研究发展现状

1.2.1 国外研究现状

早在50多年前，立体停车就在国外有所发展，先后出现了针对家庭使用的双层停车设备；利用住宅空地建起2-4层升降横移停车设备；适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔；利用广场、建筑物下面的空间建设地下车库。自70年代末起，世界经济高速发展，汽车逐渐普及，保有量不断增加，迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展了机械式停车技术的研究开发和制造应用。以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平，韩国和我国的港、澳、台地区的停车业也通过引进--移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品。

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图 1.3 国外高容量的立体车库

目前世界停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的所有成熟先进技术。机械方面，应用了许多新材料、新工艺。设备结构采用模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸。钢结构选用新型优质钢材，既提高了设备的强度和刚度，又使设备轻巧美观，载车板采用一次成型的镀锌板或彩涂板组装，美观、强韧、耐用。控制技术方面，广泛采用可编程序控制器和矢量变频变压调速闭环控制技术，使运行高速平稳，节省电力，振动和噪音也趋于最小。控制形式有，按钮式、锁匙式、IC卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等。安全元件采用各种光栅显示屏、光电管、机械式行程开关、磁性接近开关、光敏感应开关等，安全保护装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链条和钢丝绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车图象摄影对比安全检测、自动消防灭火系统等。

日本是最早应用机械式车库的国家之一，其在上世纪60年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。当时日本全国汽车保有量大约为500万辆，大多采用的是垂直循环式停车设备。从80年代开始，日本开始向亚洲地区的韩国、中国及台湾地区出口产品及技术。韩国机械车库技术是日本机械停车技术的派生。其机械停车产业从20世纪70年代中期开始起步，80年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，90年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重视，各种机械停车设备得到普遍开发和利用，韩国近几年增长速度都在30%左右。目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段。

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图 1.4 韩国LG公司研发的塔式

1.2.2 国内研究现状

我国机械式车库的早期研究开发工作是从80年代中期开始，90年代开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等地都有使用。参照日本等国标准制定的我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百家，生产各种类型的停车设备，有些停车设备已开始出口。机械式立体车库是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械停车设备，其规划建设涉及到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护、安全消防、收费管理等各学科领域，就停车设备本身而言，其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外停车技术和各领域的成熟技术移植到我国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品，满足国内外市场的需求。

在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如没有统一的技术标准；多数产品是仿效或引进国外技术制造，技术水平低；缺少具有一定规模的企业，生产能力不足；市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。解决上述问题，需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力。政策方面应参照发达国家的有关政策法规，规划确定出专用和公共停车位的合理数量，实现投资主体多元化，确定车库的管理属性和停车收费标准，给予投资和经营者相应的优惠政策，使其有利可图。市场方面应建立车库市场运行机制，利用价格杠杆调高占路停车收费标准，逐步消除“路满库空”现象。鼓励按市场规则经营车库，并实施政府监督和政策调控，使停车产业良性发展。

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图 1.5 在我国广泛使用的立体车库

1.3 立体车库概述

机械式停车库就是利用机械来存取、停放车辆的整个停车设施，以立体化存放的机械式停车库叫做机械式立体停车库。一般情况下，作为停车库，除了机械式停车设备外，还应包括有关的车道、出入口前的空地、管理办公室以及通风设备、排水设备、消防设备、出入口设备、收费设备等辅助设备，它包含了当前机械、电子、液压、光学、磁控技术领域的成熟先进技术，己成为技术密集型产品的代表。

1.3.1 立体车库的类型

智能立体车库由机械传动系统、电气控制系统、检测系统、收费系统及其相应的设备组成。按照机械装置的构造，立体车库一般可分为以下几类：

（1） 升降横移类 代号SH

采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备的立体停车库叫升降横移类停车库。其工作原理为:一层车位只能横移，中间车位即可横移又可升降，上层车位只能升降，该类车库通过各层车位的移动来实现车辆的存取。

（2） 垂直循环类 代号CH

垂直循环类机械式停车库采用了垂直方向作循环运动的停车系统存取车辆的停车设备。这种停车设备的工作原理是电机通过减速机带动传动机构，在牵引机构—链条上，每隔一定距离安装一个存车托架，当电机启动时，存车托架随链条一起做循环运动，达到存取车的目的。

（3） 水平循环类 代号SX

采用一个水平循环运动的车位系统存取停放车辆机械式停车设备的存车库叫水平循环类停车库。其工作原理是存取停放车辆的车位系统在水平面上作循环运动，将所需存取车辆的载车板移到出入口处，驾驶员再将汽车存入或取出。

（4） 多层循环类 代号DX

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多层循环类停车库是采用了通过使载车板作上下循环运动，而实现车辆多层存放的多层循环式停车设备，从而实现减少占的面积，提高存取车自动化程度的机械式停车库。

（5） 平面移动类 代号PY

采用在同一层上用搬运台车或起重机平面移动车辆，或使载车板平面横移实现存取车辆，已可用搬运台车和升降机配合实现多层平面移动存取停放车辆的机械式停车设备的停车库叫平面移动类停车库。

（6） 巷道堆垛类 代号XD

采用以巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到存车位，并用存取机构存取车辆的机械式停车设备的车库叫巷道堆垛类停车库。

（7） 垂直升降类 代号CS

垂直升降类汽车停车库也称为塔式立体停车库，它是通过提升机的升降和装载提升机上的横移机构将车辆或载车板横移，实现存取车辆的机械式停车库。垂直升降类停车设备的工作原理是:用提升机构将车辆或载车板升降到指定层，然后用安装在提升机构上的横移机构将车辆或载车板送入存车位;或是相反，通过横移机构将指定存车位上的车辆或载车板送入提升机构，提升机构降到车辆出口处，打开车库门，驾驶员将车辆开走。

（8） 简易升降类 代号JS

把停车位分成上、下二层或二层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出的简易机械式停车库叫做简易升降类机械式停车库。

1.4 立体车库发展趋势

随着当今社会各种高新技术的引入，立体车库正在向专业化、复杂化、智能化和高自动化方向发展，重点表现为以下几个方面:

①专业化:立体车库系统稳定可靠，能正常运行而不出故障是用户的首要

要求，也是一套停车场系统的重中之重。因此，必须提高制造厂家的专业化程度，才能保证设备的可靠性，立体车库的软硬件设施及各种设备的配套也应当达到专业化程度。 ②复杂化:立体车库产业正在向多元化方向发展，它已经不仅是纯粹的机

械设备，还包含了当今机械、电子、建筑、液压、光学、磁控、管理和计算机技术等领域的大量先进技术。立体停车系统己经日臻完善，如汽车出入车库时采用声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车安全检测、图像识别技术、科学管理等，各种领域先进技术的综合使用，已经使立体车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备。 ③智能化:立体车库的发展越来越向着智能化方向发展，一些新技术正在

迅速进入该领域，如变频技术、全电脑控制系统、导航定位技术、图像识别技术、传感技术、光纤通讯技术、防火防盗系统、停电及电源故障的自动判别排除及处理系统等。对于全电脑自动控制系统，要开发、设计专用硬件系统和专用软件，使之适用于存取车全过程

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的管理和控制，尤其是对于“模块”阁架式立体车库的电梯调配，自动送车找位、自动平层，应快捷、准确、可靠。系统安全装置的设置要与动态过程安全检测形成闭环，确保存取车过程的安全运行。

④高自动化:立体车库的高自动化主要表现为先进的自动控制技术和科学

的管理方法。控制技术和管理方法互为所长，大幅度提高了存取车效率。在控制方法上采用了遥控技术和自动识别系统;车辆停靠稳妥(在车库外面需要自动转向)后，车库可以将汽车自动停放到合适的位置，可实现无人操作;在科学管理方面，计算机中心对停车场实行全方位管理，整个停车场完全在计算机监控之下，包括设备监控、出入口监控、停车场内部监控，整个停车场运行的状态信息都可以存入计算机，通过便捷的人机管理界面，实现车流量统计、系统故障查询、收费状况查询、进出车辆信息查询、系统运行状态的实时查询同时可以设置打印报表功能。未来的车库系统管理更开放、更灵活，整个管理系统能够实现控制与管理一体化，系统操作更加简便，功能更加强大。整个车库的管理可以纳入楼宇自动化系统，联入网络，形成一个综合的计算机管理网络信息系统，真正实现立体车库的无人化管理。

车库是大中城市的热门话题，国家经贸委将城市立体车库列为近期行业技术发展重点，随着家用汽车的不断增加，公共场所及社区内存车矛盾、车挤绿地的问题将会越来越突出，在人们对生活质量和环境意识不断增强之时车库日渐成为热门话题，机械自动化立体车库将会在新开发的楼盘及商业里大显身手。

1.5 本文的主要研究目标和研究内容

目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式等。在对国内外各种同类产品进行分析的基础上，再结合造价、技术难度以及用户需求等各个方面的因素，可以发现升降横移式立体车库形式比较多，规模可大可小，而且对场地的适应性较强，同时采用这类设备的车库十分普遍。因此，最终确定研究对象为升降横移式立体车库。

1.5.1 研究目标

（1）升降横移式立体停车设备总体结构的设计与研究；确定升降横移式立体停车设备的总体布局、运行方式，然后进行存取车方式、提升系统、钢结构等各个组成部分的总体设计。

（2）升降横移式立体停车设备的存取机构设计；在分析比较的基础上，确定车库的存取车形式，然后由此详细设计停车位、载车板和存取机构。

（3）升降横移式立体停车设备的升降驱动机构研究；首先通过比较，选定曳引驱动方式作为整个车库的升降方式。然后设计升降平台、安全机构等。并计算升降系统电机所需要的曳引能力和重量等。

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1.5.2 研究内容

（1）通过查阅升降横移式立体车库的文献，结合参观广西医科大学的立体车库的实例，加深理解升降横移式立体车库运行基本原理以及停车流程。

（2）在广西医科大学立体车库原型基础上，确立了垂直横移升降式立体车库存取机构设计方案，并对立体车库所需钢构、电机、滑轮等关键部件进行选型计算校核。

（3）利用三维软件UGS NX构建简易立体车库存取机构模型，进行模型运动干涉等分析。最后，在UGS NX中生成简易立体车库存取机构的整机装配、关键零部件的二维图形。

1.6 本章小结

了解当今社会的发展方向，把握课题研究方向，更深层次理解立体车库给社会带来的影响，确定研究的目的和主要内容。

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第二章 升降横移式立体车库简介及机械结构设计

2.1 升降横移式立体车库的工作原理

升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车设备。升降横移式立体车库每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库地面的车只作横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位，将载车板升或降到地面层，驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库。图2.0 为一个地上10车位的升降横移式停车设备，其工作原理是：三层四个车位可以升降，二层三个车位可以升降和平移，一层的三个车位只能横向横移，空车位供三层和二层的车位下降时借用。1 、2、3号车位可以直接存放车辆;12号车位需下降后再存放车辆;5号车位，则需先将1 、2、3号载车板右移，再将5号载车板下降; 6 号车位，则需先将2、3 号载车板右移，再将6号存车板下降；7号车位需要先将3号载车板右移，再将7号载车板下降；9号车位则需要先将1、2、3、5、6、7号载车板右移，再将9号载车板降下；10号车位需要将2、3、6、7号载车板右移，再将10号车位下移；11号车位需要将3、7载车板右移动再将11号载车板下移；12号车位只需下移。由于升降横移式停车设备对场地的适应性强，介绍系统各机械部分部件结构和功能 可根据不同的地形和空间进行任意的组合、排列，规模可大可小，对土建的要求比较低，因此，应用非常广泛。

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图2.0 三层十车位车库模型

2.2 升降横移式立体车库的主要组成部分

升降横移式立体车库由车库框架结构、载车板、传动装置、控制系统、安全防护系统五大部分组成，其中本论文主要研究车库框架结构、载车板、传动装置。

① 结构框架

立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，在垂直升降式车库中我们选用钢架结构。钢架结构与其它建筑结构相比，钢架结构具有以下优点：

a、 钢结构材料强度高、塑性小、自重小

钢结构在一般条件下不会因超载等而突然断裂，破坏前一般都会产生显著的变形，易于被发现，可及时采取补救措施，避免重大事故发生。而且自重小，便于运输和搬运。

b、密封性好

钢结构采用焊接连接可制成水密性和气密性较好的常压和高压结构、管道等。 c、 可靠性高

钢材组织均匀，能承受较大的载荷，物理性能和化学性能都比较好，也便于进行设计计算。

d、制造简单，施工周期短

钢结构一般在专业工厂制造，易实现机械化，生产效率和产品精度高，质量易于保证，是工程结构中工业化程度最高的一种结构。构件制造完成后，运至施工现场拼装成结构。拼装可采用安装方便的螺栓连接，有时还可在地面拼装成较大的单元，再进行吊装。施工工期短，可尽快发挥投资的经济效益。由于钢结构具有连接的特性，故易于加固、改建和拆迁。

钢结构主要采用工字钢、槽钢、角钢和钢板等型材制造，具有较好的刚度和强度，也便于安装和运输。

② 载车板

载车板分为提升运动和横移运动，在横移运动中配有独立的电机用于传动。载车板的材料也是选用钢结构的材料，因为自重小强度高。

③ 传动系统

传动系统本次主要做提升。采用减速电机来实行运动，详细内容见本文第二章。 ④ 控制系统

升降横移式立体停车设备的控制系统采用PLC 可编程序控制器控制，主要有手动、自动、复位、急停四种控制方法。自动控制应用于平时的正常工作状态，手动控制应用于调试、维修状态，复位应用于排除故障场合，急停应用于发现异常的紧急场合。

⑤ 安全装置

可以采用很多形式来进行安全防护，可以采取机械限位，或则采用附属结构等，

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2.3 主要钢材选型

表2.1 钢材选型表

编号 1 2 3

名称 主立柱 主纵梁 主横梁 初选型号 HW宽翼型300×300 HW宽翼型175×175 16#A 槽钢 截面面积（cm2） 120.4 51.43 理论重量 kg/m 94.5 40.3 17.24 2.4 立体车库钢结构设计

在升降横移式立体车库中其主要结构是钢结构，有两部分：主体框架部分和载车板部分。主体框架部分的钢结构比较复杂，运用了“H”型钢、角钢、槽钢等数种型钢形式，就其连接形式而言比较单一，即焊接和螺栓连接两种形式。载车板部分的钢结构比较简单，其框架部分为数段矩形方钢对焊而成，其它辅助结构则以角焊代之。焊接和螺栓连接是车库钢结构部分的两种主要的连接方式，其连接方式的质量优劣将直接影响车库整体结构性能的优良与否，所以在车库的设计和建造中具有很重要的位置。立体车库在连接过程中主要运用对焊、角焊和螺栓连接。

2.4.1 焊缝连接要求

1.焊缝金属宜于基本金属相适应，当不同强度的钢材连接时，可采用与低强度钢材

相适应的焊接材料。

2.在设计中，不得任意加大焊缝，避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝，同时，

焊缝的布置应尽可能对称于构件的重心。

3.对接焊缝的坡口形式，应根据板厚和施工条件按现行标准《手工电弧焊焊接接头

的基本形式与尺寸》和《埋弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》的要求选用。

4.在对接焊缝的拼接处，当焊接的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别在宽度

方向或厚度方向，从一侧或两侧做成坡度不大于1/4的斜角，当厚度不同时，焊缝坡口形式应根据较薄焊件厚度选定基本形式与尺寸。

h 5.当采用不焊透的对接焊缝时，应在设计图中注明坡口的形式和尺寸，其有效厚度e不得小于1.5t，t为坡口所在焊件的较大厚度。在承受动力载荷的结构中，垂直

于受力方向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。

6.角焊缝两焊脚边的夹角a一般为90度(直角角焊缝)。夹角a>120度或a<60度的斜角角

焊缝，不宜用作受力焊缝(钢管结构除外)。

7.角焊缝的尺寸应符合下列要求：

12

（1）角焊缝的焊角尺寸h不得小于1.5t，t为较厚焊件厚度。但对自动焊，最小焊角尺寸可减小1mm;对于T形连接的单面角焊缝，应增加1mm。当焊件厚度等于或小于4mm时，则最小焊角尺寸应与焊件尺寸相同。

（2）角焊缝的焊角尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍(钢管结构除外)。但板件(厚

h?t度为t)边缘的角焊缝最大焊角尺寸，当t?6mm时，f;当

h?t?(1~2)mm t>6mm时，f。圆孔或槽孔内的焊缝焊角尺寸不宜大于圆孔

直径或槽孔短径的1/3。

（3）角焊缝的两焊角尺寸一般为相等，当焊件的厚度相差较大，且焊脚尺寸不能

符合上列要求时，可采用不等焊脚尺寸，与较薄焊件接触的焊脚边以及与较厚焊件接触的焊脚边应分别符合上列要求。

（4）侧面脚焊缝或正面脚焊缝的计算长度不得小于

8hf和4mm。

（5）侧面脚焊缝的计算长度不宜大于60h(承受静力荷载或间接承受动力载荷时)

或40h(承受动力载荷时);当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。若内力沿侧面焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。

8.在直接承受动力载荷的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形。焊脚

尺寸的比例：对正面脚焊缝宜为1：1.5(长边顺应力方向);对侧面脚焊缝应为1：1。 9.在次要构件或次要焊件连接中，可采用断续焊接。断续焊接之间的净距，不应大

于巧t(对受压焊件)或30t(对受拉构件)，t为较薄焊件厚度。

10·当角焊缝的端部在构件转角处作长度为

2hf的绕脚焊时，转角处必须连续施焊。

2.4.2 螺栓连接要求

在立体车库的钢结构中，主立柱与横移导轨“H”型钢的连接是整体结构中的主连接，高强度螺栓连接则是主连接中常用的连接形式。高强度螺栓连接按其受力的性能可分为：摩擦型和承压型。

摩擦型高强度螺栓连接—摩擦型高强度螺栓连接完全依靠被连接的构件间的摩擦阻力来传力，完全不靠孔壁承压和栓杆受剪。摩擦阻力的大小决定于作用在构件摩擦面上的压力(螺栓的预紧力)，同时也与被连接构件的材料及表面处理情况有关。施工时不得在摩擦面上误涂丹红、油漆、淋雨、受潮等。

承压型高强度螺栓连接—靠孔壁承压和栓杆受剪，与普通的螺栓相似，其连接多为螺纹连接和绞制孔用螺栓连接。对于同时承受剪力和螺栓杆轴方向拉力的承压型高强度螺栓，应符合下式要求：

13

?NV??Nb?V??Nt???????Nb???t?22?1

NchNV?1.2 其中

式中

Nv，

Nt——每个承受型高强度螺栓所受的剪力和拉力；

bbbN,N,Nvtc ——每个承压型高强度螺栓的受剪、受拉、承压承载力设计值。

立体车库钢结构受力主要包括：钢结构本身自重，结构架上各停车位的车辆及载车板重力，提升系统起制动所产生的惯性力，驱动装置的重力，顶部梁架受滑轮组、轿箱和配重的重力，整体结构所受的风力、地震载荷以及结构由于外界环境温度变化而引起的温度应力等，它们均以集中或分布方式作用。

由于该立体车库为四层四列式，属于低层钢结构建筑。因此，我们对该车库模型进行受力分析时作如下假设：

1、车库单独建立，不与其它建筑物相连接，属于最常见状况; 2、不计由于结构阴面与阳面温差引起的热应力; 3、整体结构无初始变形和缺陷;

4、在静态环境里，地震载荷与风载荷作用忽略不计。

2.5 立体车库钢结构分析校核

在车库钢结构设计中，包括轴心受力构件、梁、拉弯和压弯构件的设计。进行轴心受力构件设计时，轴心受拉构件应满足强度和刚度要求，轴心受压构件除应满足强度、刚度要求外，还应满足整体稳定和局部稳定要求。

在梁的设计中，梁的刚度和强度对截面设计起控制作用，因此应先进行这二者的计算。由于车库系统对于系统的安全要求特别高，所以还应对其整体稳定进行计算，此外，梁的接点处均应采取构造措施，以防止其端截面发生扭转。在进行梁的截面设计时，考虑强度，腹板宜既高又薄，考虑整体稳定，翼缘宜既宽又薄，所以在荷载作用下，受压翼缘与腹板有可能发生波形屈曲，即梁发生局部失稳。发生局部失稳后，梁的部分区域退出工作，将使梁的有效截面积减小，强度承载力和整体稳定性降低，这时可以采取增大板厚度或设置加强肋等措施。对于压变构件，需要进行强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性计算。

对于拉弯构件，一般只需要进行强度和刚度计算。在对立体车库钢结构骨架的分析中，我们先从单根梁的受力进行分析，适当简化力学模型，在正确分析各梁的约束和受力的基础上，先对各梁和立柱的刚度和强度进行分析，找出系统薄弱处所在，然后在整体分析之

14

中给予特别关注。

图 2.2 立体车库简化模型

立体车库钢结构骨架由立柱、横梁、纵梁和支承动力及附属装置的上、下支承梁等组成，其立柱通过螺栓与基础相连，其余钢梁靠焊接或者螺栓相互连接。立柱主要承受压力和其他因素造成的扭矩，即压应力和部分剪应力；前后两个面的纵梁主要承受拉伸和弯矩造成的拉应力和弯曲应力;侧面的横梁承受较小的拉应力和剪应力。为了减小振动和提高稳定性，各部分都必须保证足够的强度和刚度。

机械传动系统安装在钢结构骨架上，由传动部件和张紧装置组成。停车托架与传动链条相连，驱动装置和机械传动系统驱动托架循环运行，实现车辆的存取和停放。

设计时采用Q235碳素钢，其屈服极限为235Mpa，抗拉强度为375-500Mpa。整体车库钢结构许用位移为10mm。

本车库所限车型为小型车和中型车，最大容车重为2000kg，载车板重约700kg，所以每个车位所承受的最大重量为2000+700=2700kg，在每个载车板上模拟汽车前后车轮位置，按照额定载荷6：4的比例均匀放置集中载荷。 1、支撑柱受力分析

钢结构的支撑住是由H型钢制成，前面有两根立柱均匀分布，后面有两根立柱，均匀分布。由于每一个立柱承受的力都是均布载荷，所以可以简化为一个集中载荷附加一个弯矩。在各种受力的工况中，立柱均为受力杆，在竖直方向上，车库骨架承受的力作用到地基，不足以引起立柱的压溃变形，所以可以暂时忽略不计，主要分析在两个弯矩作用下

MM立柱的最大偏移位移量。立柱的弯矩e1与e2由作用的均布载荷决定，因此支撑住的最大偏移发生在最大受力状态下，即为车库满载时。

前立柱为三根，后立柱为三根，当车库空载时，

311P前总???7000?10?N?26250N

222每一根前立柱所受载荷

P前总总大于后立柱所受载荷

15

P后总，因此我们重点分析前支撑住受力情况。图

2.3所示为前立柱的力学结构简图。

图 2.3 前支撑住的力学分析图

己知A点为全约束，施加在B点的弯矩D点的弯矩Me3 且

Me1，，施加在C点的弯矩

Me2，施加在

AB=2.587M≈2.6M BC=1.7M CD=1.7M DE=1M E=2.1GPa Ix?10300cm4

113Me1??(7000?3??20000?3?)?0.054?837Nm

325113Me2??(7000?3??20000?3?)?0.054?837Nm

325113Me3??(7000?4??20000?4?)?0.054?1116Nm

325根据下列公式进行分析

Mex2y?,其中0?x?l,2EI挠曲方程为：

端截面转角：

??MelEI，

Mel2yB?2EI， 最大挠度：

Me1lAB837?2.6??0.1006?10?3m 11?8EI2.1?10?10300?10Ml837?4.3?3?C?e2AC??0.16634?10m 11?8EI2.1?10?10300?10Ml1116?6?D?e3AD??0.30957?10?3m 11?8EI2.1?10?10300?10?B? 16

所以yE1??B?lBE,yE2??C?lCE,yE3??D?lDE 由梁的迭加原理得出立柱顶端E端为最大挠度点

yE?yE1?yE2?yE3?0.44264?10?3?0.44912?10?3?0.30597?10?3?1.20133?10?3m 2、立柱稳定性校核

前立柱为等截面立柱，受压静力，前立柱受力状态简化如图2.3所示。两中心压杆的稳定条件为： 其中：

Pcn?Pc?nwP

—临界载荷

P—工作载荷

n—安全系数

nw—许用安全

系数

图 2.4 立柱受垂直力简图

（1）立柱的截面力学特性

查简明材料力学附录A型钢表可得HW 300X300型H型钢

2面积： A?120.4cm

Ix?6760cm4惯性矩：

Iy?2050cm4

ix?7.49cm惯性半径：

iy?13.05cm

17

（2）确定压杆柔度

??ul2?750??200.267 imin7.49其中：

压杆全长为l=750cm

压杆长度系数u=2，见机械手册l，1-153页表1-1-104 求压杆柔度范围值?1：

?1??其中：

E?p206?105???96220?102

52弹性模量E?206?10N/cm

比例极限

?p?220?102N/cm2?2?a??sb

求压杆柔度范围值其中：

22??235?10N/cms屈服极限

22a?30400N/cm;b?112N/cm常数查机械手册1，l-1-07，

?2?a??s30400?23500??61.6b112

若??200.267??1?96??2?61.6，则前立柱属于细长杆，应按欧拉公式计算 临界载荷

（3）强度校核

设立柱空载时受载车板和上层钢结构载荷

G1?7000N

pc。

13满载时前立柱承受最大载荷G2?10?7000??10??20000?155000N

2511则立柱的工作载荷 P前?G2?155000??77500N

22由欧拉公式得临界载荷

18

n??2EIPc??2l?2

由机械手册1，1-152页表1-1-100查得，金属结构中的压杆安全系数

2n??1.8~3,取n??3，取n，=3。代入得

32??2206?105?11194.77Pc??0.9104?10N 2(2?750)前立柱的稳定安全系数n?由上式可知安全。 若按插减系数法计算：

Pc9104150??117.473?n??3， P77500前???p?????s?Ans

其中

A—受力面积 P—工作载荷

???—安全系数

ns—许用安全系数

?一中心压杆折减系数

??

p前?7750023500??745.865?????s??7833.3N/cm3，安全裕度较大。 ?A0.875?118.75ns33、导轨支撑梁强度校核

前后导轨支撑梁均为两点点支撑，承受作用力相同，故我们分析前导轨支撑梁，如果前导轨支撑梁在允许范围之内，则后导轨梁也必然符合设计要求。如图2.5所示，简支梁AB为两点支撑，受均布载荷的作用，两端全约束，且同样为均布载荷。

图 2.5导轨支撑梁受力分析简图

19

我们先来分析一下图2.5中的梁的受力。

4l?5.2m,E?2.1Gpa,I?6120cmABx已知A、B两点全约束

均布载荷为：

q?2?1?7000?20000?/5.2?5192N/m,2

ql2x22fx??R?24EI挠曲方程为：

fmaxql4?384EI

最大挠度为：

计算得：

fmaxql45192?5.24???7.66667?10?4m11?8384EI374?2.1?10?6120?10

ql2?6?R??1?Mx?12梁所承受的弯矩为

则导轨支撑梁所承受的最大弯矩为最大应力为?maxMmaxql25192?5.22???17.5447?103Nm88

Mmax17.5447?106 ???36.4733Mpa。5Wx4.81?10根据材料力学“失效、安全系数和强度”理论，由于钢结构选用材料为Q235，

Mpa。 屈服强度为235MPa，取安全系数下n=2，所以许用应力????74.9422可得?max????，由强度理论可知：导轨支撑梁稳定。 4、四层横梁强度校核

四层横梁可以简化为固定梁，受力状态如图2.6所示。横梁两端固定，A、 B两点产生相应的支反力RA和RB。

图 2.6 四层横梁受力简图及弯矩图

20

所承受的主要是拉压受力，所以我们只对其正应力进行分析。

??梁所承受的弯矩为：Mx?Pl???Ra

最大弯矩为：

MmaxPa2?l

其中

P?F1?F2?1?F车?F载??13.5KN2

代入得：

MmaxPa2??16.875Mpal

?max?最大正应力为：

MmaxWX

3其中WX为抗弯截面系数，根据机械设计手册可以得知W?325cm

由此可得

?maxMmax16.875?106??Mpa?51.92Mpa?????117.5Mpa5WX3.25?10

则由弯曲强度理论可知：四层横梁稳定。

2.6 载车板的设计

升降横移式立体停车库的载车板用来承载库存车辆，按结构形式有框架式和拼版式两种。框架式载车板用型钢和钢板焊接成承载框架，并多数采用中间突起结构，在两侧停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。这种载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度，并具有较好的导入功能，这种结构型式较适合车型变化较多的小批量生产。拼板式载车板的波纹板用镀锌钢板(钢板)一次冲压或滚压成组装件，采用咬合拼装成载车板，用螺栓紧固连接，拼装前先对组件进行各类表面处理(如电镀、烤漆等)，使载车板轻巧、美观，拼装式载车板运输方便、通用性互换性好，还有理想的刚度，这种结构型式较适合批量生产。

载车板的形式可采用下图所示的样式：

21

图2.1载车板三维图

由于车子是要倒车入库的，所以载车板选用的是防滑钢板，具体样子如下图所示：

图2.2载车板表面图

2.7 转动系统的设计

提升方式可以基本分为以下列三种，可根据不同要求任意选用。

（1）钢丝绳式提升型式 （2）链条式提升型式

22

（3）液压式提升型式

在立体车库设计中，各种提升方式特点如下：

（1）采用链传动：优点是传动简单可靠，维修简单，造价低廉;缺点是冲击比较大，有提升高度的限制，安装调试时需要注意是否有咬链的情况出现。

（2）采用钢丝绳传动：优点是对车库底盘可以提升的高度可以不加限制，造价比较低;缺点是因为需要外加钢丝绳桶和刹车盘增加了安装调试的时间和造价。

（3）采用液压传动：优点是可以真正实现无级调速，结构紧凑，功率与重量比高、响应速度快、抗干扰能力强、误差小精度高、低速平稳性好、调速范围宽、介质自身可起冷却润滑作用、安全防爆等优点;同时也具有元件昂贵、成本高、密封技术要求高、油液易污染、能源传输不便等缺点。

综合考虑，因为此次设计的车库简易垂直升降式，要尽量的节约场地，要求噪声较小，加上安装和经济性的考虑，所以选择了用钢绳提升的方式。

2.7.1 电机功率计算及选型

按照设计的车库大小，平均提升的高度约为1900mm。选取提升和下降的过程都是20s完成，而且这一过程是匀速的，这样就可以计出提升的速度：

V?1900?95mm/s 20钢绳的提升是用滑轮的形式来提升的，其中用一个动滑轮来提升载车板升降的，上面用一个定滑轮绕钢绳，然后将钢绳绕在卷筒上，由电机带动卷筒正反转来实现钢绳的运动从而带动载车板提升或则下降。 计算所需要的功率：P?Fv KW 1000?其中：F，工作机构的有效阻力（N） v，工作机构的圆周速度（m/s） ?,工作机构自身的传动效率。

由于是采用动滑轮来提升，采用垂直提升方式，动滑轮可以省一半的力。由于载车板提升时的导向机构和工字钢之间存在摩擦，所以使得提升的阻力分为两个部分，一部分为载车板自身重力，一部分为摩擦力，由此可以计算得出总的工作阻力F1。

F1?27000?27000?0.4?37800N

23

由于动滑轮可以节省一半的力，所以真正的工作阻力应为所以 F=37800?2=18900 N

P?Fv18900?0.0925??1.80KW 1000?1000?0.97F1 2上式中取?=0.97

但是实际情况需要将功率扩大些，P1=110%P=1.80?1.1=1.98KW 计算卷筒的转速进一步选取电机 由《机械设计课程设计》上公式：

nw?60?1000vb r/min

?D计算得到卷筒的转速为：n=4.4r/min=0.07r/s 估算转矩T=18900n=18900?0.07=1323 Nm

由于结构紧凑，容纳电机的空间狭小，选择台湾明椿电气的减速电机，型号为：MLPK40220503 部分参数如下：

出力扭矩：T2?68.388N?m 出力转速：n2?28r/min 额定功率：N?2.2KW

载车板的额定载荷是承载的最高上限，实际使用概率很小，通常可以泊车的车辆的重量都在1000kg-1600kg之间这是由车型所决定的，所以功率不需留余量，选择2.2KW的电机比较经济电机允许短时超载，静摩擦引起的大起动阻力矩不会造成电机损坏。 横移电机同样选择台湾明椿电气的减速电机，型号为：CLPK22020303 部分参数如下：

出力扭矩：T2?3.352N?m 出力转速：n2?44r/min 额定功率：N?0.2KW

24

2.7.2 钢丝绳的选型

钢丝绳一端与定滑轮相连结，钢丝绳另一端缠绕在卷筒上，当载车板需要升降时，提升电机便会通过其正反转来带动卷筒顺时针或逆时针旋转实现载车板的升和降。在此提升系统中钢丝绳的强度对整个车库的安全起到了至关重要的作用。磨损、腐蚀和疲劳断裂是钢丝绳的三种主要破坏形式，也是导致钢丝绳报废的三个主要原因。提升用钢丝绳一般均为6X19，即六股十九丝，中间一根绳芯扭制而成，提升钢丝绳工作时即承受拉应力，又承受弯曲应力，在这种重复应力作用下产生的疲劳破坏是它的主要破坏形式。这些应力的大小与卷筒、滑轮的结构、钢丝绳本身的结构以及操作使用条件(如润滑、材质等)有关，在钢丝绳中因磨损和腐蚀而造成的损失是很大的，但由于腐蚀进行的慢，一般可以根据绳内钢丝的损坏程度定期更换或修理来解决。而断裂则常常会突然发生，往往导致灾难性的设备事故和人身事故，所以钢丝绳的断裂破坏更为人们所重视，钢丝绳突然断裂事故中，绝大多数是因疲劳断裂和磨损引起的，提升载车板的钢丝绳主要破坏形式就是疲劳破坏和磨损。

(1)钢丝绳疲劳破坏的三个阶段

钢丝绳疲劳破坏的过程是:在循环载荷作用下，绳中钢丝的局部最高应力处，最弱的及应力最大的钢丝内部晶粒上形成微裂纹，进而裂纹扩展，最终导致疲劳断丝。所以疲劳破坏经历了裂纹形成、扩展和突然断裂三个阶段。 (2)弯曲疲劳对钢丝绳寿命的影响

使用中的钢丝绳，当钢丝绳绕过卷筒和滑轮时，绳内钢丝便产生弯曲和扭转变形，在这种应力和应变的反复作用下，绳中钢丝便会出现疲劳裂纹，加快钢丝的破坏速度，最后形成断丝，钢丝绳的形式、能力大小和弯曲曲率对钢丝绳的疲劳都有影响。钢丝绳反向弯曲产生的应力为同向弯曲的2倍，故使用寿命大大缩短;若取D为接触物(卷筒、滑轮)直径，。为钢丝绳直径，从理论上说，D/Q的值越大，钢丝绳寿命越长，在中华人民共和国国家标准《机械式停车设备通用安全要求》上规定，机械式立体车库的设计中限定D/。不小于20。

(3)磨损对钢丝绳寿命的影响

当钢丝绳绕过卷筒和滑轮时存在一定的偏角，若偏角过大，钢丝绳不可避免的会与滑轮的槽边相互磨擦，造成的磨损极大影响钢丝绳的使用寿命，显然，偏角越小越好，因此偏角必须控制在一定的范围之内。

25

钢丝绳根据不同工作条件，必须保证一定的安全系数，依据《机械设计手册》第二卷第八章查得安全系数S要大于7，即

FmaSx?Fp ………..（a） 其中，Fp：钢丝绳破断拉力（N） Fma：钢丝绳最大工作静拉力（N） x S：钢丝绳的安全系数 ?：钢丝绳破断拉力换算系数 F0：钢丝绳破断拉力总和（N）

Fp??F0 ……………..(b)

把（a）带入（b）式

F0?FmaSx? ……………(c)

由（c）式便可确定钢丝绳的直径d：

d?CFmax 其中，d：钢丝绳的最小直径（mm）

C：选择系数

查《机械设计手册》第二卷表8-1-8选取：

C=0.123

所以钢丝绳最小直径d?CFmax?0.10427000?17.1mm 最终选取钢丝绳直径d=18mm

钢丝绳的总长度取决于提升高度等方面因素，同时钢丝绳在卷筒上缠绕时一般情况下至少要多保留两圈，这两圈不但是安全圈而且是工作圈，是非常必要的，此外，为了保证钢丝绳在随卷筒绕进绕出和绕过滑轮时不发生“跳槽”，对钢丝绳的允许偏角Y还有比较高的要求，这将直接影响到当钢丝绳绕出最大时钢丝绳与卷筒上接触点的位置。

2.7.3 卷筒的计算

本次设计采用铸造卷筒，设计参数如下：

26

卷筒名义直径 D1?h?d

其中，h：与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数 d：钢丝绳直径

查《机械设计手册》第二卷表8-1-54得到： h=18 所以D1?h?d=18?18=324mm 再按照表8-1-58取卷筒直径D=400mm

图2.4钢丝绳与卷筒绳槽匹配参数图

卷筒槽形选择标准槽形，查表8-1-59得： 槽底半径R=10.5mm 槽距P=21mm

按照表8-1-60选择A型卷筒，卷筒直径D=400mm，长度L=300mm；起升高度H=1850mm

2.7.4 滑轮的设计

绳索滑轮一般用来导向和支承，以改变绳索及其传递拉力的方向和平衡绳索分支的拉力。

承受载荷不大的小尺寸滑轮（D<350mm）一般制成实体的滑轮，用15、Q235或铸铁(如HT150)。受大载荷的滑轮一般采用球铁（如QT42-10）或铸钢（如ZG230-450、ZG270-500等），铸成带筋和孔或带伦的结构。大型滑轮（D>800mm）一般采用型钢结构和钢板焊接结构。

受力不大的滑轮直接安装在心轴上使用，受有较大载荷的滑轮则装在滑动轴承或则滚动轴承上，后者一般用转速较高、载荷大的情况下。轮毂和轴套长度与直径比一般取为1.5~1.8。

27

图2.5滑轮参数计算

钢丝绳直径d=18mm 由滑轮直径D1?h?d

查《机械设计手册》第二卷表8-1-54得系数h=20 所以D1?20?18?360mm 最终选取D1=400mm 查表8-1-66得到:

滑轮绳槽半径R=D/2=10mm

??45?

H=h=30mm

2.7.5 提升转动轴的计算

初选深沟球轴承6010，所以轴颈处直径为φ50

查《机械设计课程设计》表5.9深沟球轴承（GB/T276-94）得滚动轴承6010的安装尺寸B=16，所以第一段轴长为22，然后利用一个轴肩来顶住轴承，所以第二段轴的直径为φ60，由于第二段轴上要套上卷筒，所以开有16×10×80的键槽。在这段轴的后端设一轴肩，用来定位卷筒。另外这根轴要更电机出来的轴通过链传动来传递动力，所以在轴的后端也开有键槽，用来装链轮。

2.7.6 联轴器的选型

提升部分都单独用到电动机，而且分别采用了联轴器，具体选型如下： 按照《机械设计课程设计》表6.6选取：凸缘联轴器 提升部分：

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标记为：YL10联轴器 J50×84/J1B40×84 GB5843-86

2.7.7 轴承的选型

选取的是深沟球轴承 型号为6010 GB/T276-94

2.8 本章小结

本章节主要是立体车库机械部分总体设计和钢的强度校核，以满足设计要求，得到可靠的安全保障。

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第三章升降横移式存取机构的安全保护措施的考虑 3.1 概述

立体车库的安全性是一个很重要的问题。我国现在的停车设备还不完善，所以安全问题就显得特别重要，作为要长期使用而且使用比较频繁的设备，安全是第一位的，只有设备安全运行的时间长，人们才能接受它。因为立体车库的很多东西都还没有标准，以下介绍几种机械式防坠机构，它们将为停车带来更好的安全保障。

3.2 安全装置

3.2.1 防坠装置

要保证载车板在运行和停止过程中的绝对安全，必须采用防坠措施。可以采用以下集中防止坠落的装置： a．钢丝绳的防断、防脱

提升载车板用钢丝绳、滑轮、链轮来实现，采用霍尔元件来检测钢丝绳的断头数，把它传输给上位机储存，到一定限度系统会自动报警。在滑轮上安装一防脱机构，如图3.1所示。

图3.1 钢丝绳防脱机构

防脱机构可防止钢丝绳由于有偏角或钢丝绳松动而出现脱轮现象。 b. 自带刹车装置

立体停车库在运行中假如出现停电情况，从而可能发生卷筒倒转，采用带刹车的电机可防止卷筒倒转，可避免搬运器掉下。本次设计采用的是专用停车设备电机，自带刹车装置。

3.2.2 减震装置

载车板底部装有减振装置，当载车板下降时工作，起减振、缓冲的作用，确保车辆在

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下降时的安全。

3.2.3 立体车库紧急停车、误操作报警

当立体停车库正在运行，出现突发事件时，只需按下控制面板上的总停按钮就可停止一切立体停车库的动作，同时报警装置工作，直到故障解除。当出现工作人员在控制面板上的误操作时，系统报警且拒绝执行指令，直到故障解除。

自动化立体停车库的安全使用，是一个需要长期关注、各个环节来共同保障的系统性问题，在立体停车库的使用中，还需要对各个保证安全的环节予以检测和随时予以调整，才能保证立体停车库的安全，才能保证我们车辆的绝对安全，机械式立体停车设备这一新发展的机械才能给予人们放心使用的保证。

3.3 本章小结

本章节主要概述了立体车库存储机构的安全措施。

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第四章．结论

虽然立体车库目前在我国应用还较少，但我国城市人口密度较稠，随着家庭轿车的增加，立体车库未来市场必将是巨大的，但对产品的需求，将会向两个极端发展：一个极端就是价格的极端，市场大量需要低价格的机械停车设备，它只要能够达到增加停车位的目的，能够保证最基本的使用性能，以价格优势占领市场，这一部分的市场份额预计将达到50%-70%；另一个极端就是技术与性能的极端，要求停车设备具有优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。通过国内外机械停车设备使用经验的总结，可以发现人们在利用机械停车设备存取车时，比较追求的是存取车速度、等待时间以及方便的程度。此外，未来的机械停车设备市场，也会更加注重完善的售后服务系统、远程监控系统、远程故障导处理系统。我国立体车库发展虽经历了十来年的发展，但仍处于初级的停车功能，是最原始的使用阶段，它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发。为此对立体车库设计方案优化具有重大的现实意义和潜在的市场经济效益。本论文在参阅了国内外有关立体停车库的大量资料的前提下，对升降横移式立体车库设计机构装置和控制系统进行细致研究，得出了以下重要的结论：

1.通过大量的资料查阅，对自动化立体车库的发展特点和发展方向进行了总结，通过对市场需求的分析和对比国内外立体车库的发展状况，分析了智能立体车库广阔的市场前景和趋势。

2.在分析目前立体车库常用的传动系统基础上，确定了本车库的机械系统传动方案。分析各种载车板的提升方案，最终确定了最稳定、可靠且经济的方案。

3.为了提高车库可靠性，将来的车库控制系统将采用成熟的编程器技术，使整个控制系统的可靠性大大的提高，完全实现进出车的自动控制。

4.为了提高车库内的安全性，将来的车库将对库内和存取时的运行状态参数将由车库的检测装置，摄像机，传感器等进行检测。并将这些数据输入计算机进行管理和控制，这样大大的提高了车库的安全性。

机械立体停车库的种类繁多，我们必须通过详尽的技术分析才可以有明智的 决断，利用一切可以利用的因素，建造出经济技术合理和适应市场要求的机械立 体停车库。总之，在我们面临着建设现代化大都市的重任和土地资源异常奇缺的 情况下，使用机械立体停车库是可行、明智的选择，它的前景将是无限美好的。

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致谢

毕业设计是对我们知识运用能力的一次全面的考核，也是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力，为以后撰写专业学术论文和工作为打下良好的基础。

本次设计能够顺利完成，首先要感谢我的母校—广西工学院，是她为我们提供了学习知识的土壤，使我们在这里茁壮成长；他们不仅教会我们专业方面的知识，而且教会我们做人做事的道理；尤其要感谢在本次设计中给予我大力支持和帮助的梁蔓安老师。每有问题，老师总是耐心的解答，使我能够充满热情的投入到毕业设计中去；同时感谢大学四年一直陪伴我的同学们，我们一起学习一起成长；最后还要感谢相关资料的编著者，感谢您们给我们提供了一个良好的环境，使本次设计圆满完成。

设计结束了，我们付出了汗水，也收获了很丰富的知识，提高了设计能力与做事能力。在将来的工作中将会有更大的发展，现在也会有更多的期待了。毕业了，我们将会有一个崭新的路程，在以后的路中，我有信心做得更好，走得更好。

藉此机会，对大学四年对我受业的所有老师表示崇高的敬意和衷心的感谢。感谢培养我养育我的母校广西工学院！

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/sha6.html